Comprensione del flusso di corrente elettrica nei circuiti

Elettroni in movimento

Ciò che chiamiamo corrente elettrica si verifica a livello di particelle tra gli atomi di un materiale conduttore, in un circuito domestico, questo è il cablaggio in rame. In ogni atomo ci sono tre tipi di particelle: neutroni, protoni (che trasportano una carica elettromagnetica positiva) ed elettroni (che trasportano una carica negativa). La particella importante qui è l'elettrone, poiché ha la caratteristica unica di essere in grado di separarsi dal suo atomo e spostarsi in un atomo adiacente. Questo flusso di elettroni è ciò che crea corrente elettrica, il salto di elettroni caricati negativamente da un atomo all'altro.

Come funzionano i generatori

Cosa manda in movimento gli elettroni? La fisica è complicata, ma in sostanza, il flusso elettrico nei fili del circuito è reso possibile da un generatore di utilità (una turbina alimentata dal vento, dall'acqua, da un reattore atomico o da combustibili fossili). Nel 1931, Michael Faraday scoprì che le cariche elettriche venivano create quando un materiale che conduce l'elettricità (filo metallico) viene spostato all'interno di un campo magnetico. Questo è il principio con cui funzionano i generatori moderni: le turbine, alimentate dall'acqua che cade o dal vapore creato dai reattori nucleari, ruotano enormi bobine di filo metallico all'interno di magneti giganti, provocando il flusso di cariche elettriche.

Con questo enorme campo elettrico di cariche positive e negative stabilito, gli elettroni nei fili in tutta la rete elettrica entrano in azione e iniziano a fluire in cadenza con il campo elettrico. Quando capovolgi un interruttore della luce o inserisci una lampada o un tostapane, stai effettivamente attingendo a un grande flusso di elettroni che viene attirato e spinto da generatori di servizi che possono essere a centinaia di miglia di distanza.

I generatori elettrici a volte sono paragonati alle pompe dell'acqua: non creano elettricità (proprio come una pompa dell'acqua non crea acqua), ma rendono possibile il flusso di elettroni.

Corrente = flusso di elettricità

Il termine corrente si riferisce al semplice flusso di elettroni in un circuito o sistema elettrico. Puoi anche paragonare la corrente elettrica alla quantità, o volume, dell'acqua che scorre attraverso un tubo dell'acqua. La corrente elettrica viene misurata in amperaggio o ampere.

Corrente AC vs. DC

La corrente elettrica esiste in due tipi: corrente alternata (AC) e corrente continua (DC). Tecnicamente, la corrente continua scorre in una sola direzione, mentre la corrente alternata inverte la direzione. In termini di tutti i giorni, la corrente alternata è la forma di elettricità creata da un generatore che aziona luci, elettrodomestici e prese di corrente in casa, mentre la corrente continua è la forma di alimentazione fornita dalle batterie. Ad esempio, le tue torce sono sistemi CC, mentre le prese di casa tua utilizzano un sistema CA.

Molte fonti di energia rinnovabile come i generatori solari ed eolici producono elettricità CC che viene convertita in CA per l'uso domestico. La batteria di un'automobile è un sistema CC utilizzato per avviare il motore, ma una volta avviato il motore, il sistema elettrico dell'automobile ha un alternatore che inizia a creare corrente CA per far funzionare i vari sistemi.

Tensione = pressione

La tensione, nota anche come forza elettromotrice, è spesso definita come la pressione degli elettroni in un sistema. Può essere paragonato alla pressione dell'acqua in un tubo. I circuiti standard nella tua casa trasportano circa 120 volt (la tensione effettiva può variare tra circa 115 e 125 volt) o 240 volt (intervallo effettivo: 230-250 volt). La maggior parte delle lampade e delle prese sono alimentate da circuiti a 120 volt, mentre essiccatori, fornelli e altri grandi elettrodomestici utilizzano tipicamente circuiti a 240 volt.

Potenza = portata

Il termine wattaggio si riferisce alla velocità con cui l'energia elettrica viene dissipata o consumata. La quantità totale di energia consumata dall'impianto elettrico della tua casa viene letta attraverso il contatore elettrico della società di servizi. Viene misurato in chilowattora o 1000 wattora, ed è così che ti viene fatturato.

Ogni dispositivo elettrico, come una lampada o un apparecchio, ha un tasso di utilizzo misurato in watt. Ad esempio, una lampadina da 100 watt che brucia per 10 ore utilizza un chilowattora di elettricità.

Amp, volt e watt esistono in una relazione matematica tra loro, espressa come segue: Watt = volt x amp

Se un apparecchio è valutato a 120 volt e 10 ampere, utilizzerà fino a 1200 watt quando è in funzione: 120 volt x 10 amp = 1200 watt.

Ohm = resistenza

Gli ohm sono la misura della resistenza al flusso di elettroni attraverso un materiale conduttivo. Maggiore è la resistenza, minore è il flusso di elettroni. Questa resistenza provoca la generazione di una certa quantità di calore nel circuito. Il motivo per cui un asciugacapelli soffia aria calda, ad esempio, è a causa della resistenza nel cablaggio interno, che produce calore. Ed è la resistenza nei minuscoli fili di una lampadina a incandescenza che la fa riscaldare e risplendere di luce. È anche una resistenza che può surriscaldare una prolunga se utilizzata su un apparecchio che assorbe troppa corrente.

Nel cablaggio del circuito, una resistenza eccessiva può sovraccaricare un circuito e provocare un incendio elettrico. Poiché i cattivi collegamenti causati da cose come terminali a vite allentati e corrosione sono probabili colpevoli, i collegamenti elettrici devono essere controllati regolarmente per garantire la sicurezza in un sistema elettrico.